Влияние помещения на звук

This article describes how space affects the sound. Highlighted several problems and examined each problem separately as it affects the sound.

Keywords: Acoustic system, Reverberation, Flutter, Standing waves, Boundary effects.

Мечта каждого ценителя музыки — наслаждаться идеальным звуком в домашних условиях. Но можно ли получить идеальное звучание? Какие факторы влияют на восприятие звука?

Чтобы насладиться воспроизведением по максимуму, одной качественной записи недостаточно. Именно поэтому люди приобретают высококачественную и дорогостоящую технику. Купив хорошую систему воспроизведения звука и поставив ее комнате, спальне и любом другом помещении, мы будем получать разное звучание, так как помещение оказывает непосредственное влияние на звук, так как оно обладает своими акустическими свойствами. Учитывается не только габариты комнаты, но и предметы декора, мебель и материалы отделки, все они отражают, поглощают и вносят свои изменения в звуковые волны.

Основные проблемы акустики помещения:

‒ Реверберация;

‒ Флаттер;

‒ Комнатные резонансы и стоячие волны;

‒ Граничные эффекты;

1. Реверберация

Реверберация — звуковое явление, которое довольно часто встречается в последствие прекращения испускания какого-либо звука, и является следствием неоднократного отражения звука от стен, пола и потолка комнаты, а также от объектов, которые располагаются в ней. Еще возможно наличие так называемого реверберационного «хвоста», который замечается при затухания звука, когда раздельные отражения объединяются в один общий понемногу угасающий звук.

Существуют такие термины как «живая» или «мёртвая» акустика, которыми пользуются при описании звуковых характеристик помещений. Как правило, установить акустический характер комнаты вовсе не составляет труда. Это можно сделать самостоятельно, смысл состоит в том, что необходимо хлопать в ладоши и далее анализировать получающийся звук. Естественно возможны два варианта. Первый присущ тому исходу, когда впоследствии хлопка он угасает незамедлительно и спустя время остается — это означает, что комната акустически «живая». Однако возможен и второй вариант, когда звук хлопка неестественно живо «обрывается» — это характеризует акустическую среду комнаты как «мёртвую».

Однако необходимо уточнить, что «мёртвая» акустическая среда, как ни удивительно, иногда оказывается необходимой. Так, существуют помещения, в которых проводят тестирование акустических систем, это предназначенных для звукозаписи, и специализированные безэховые комнаты.

Если возникает необходимость уменьшить время реверберации, то это для этого следует использовать покрытия на стенах, полу и потолке комнат, которые поглощают звук. Все же, как уже обозначалось, основное в этом «не перестараться», ведь по физиологическим особенностям людей, система звуковосприятия каждого человека настраивается на наличие естественной реверберации и при её дефиците практически всегда ощущает дискомфорт.

Значит, звуковая среда любого помещения обязана быть уравновешенной, разумно сочетающей идеи «живой» и «мертвой» акустики и обязательно стоит учитывать индивидуальные особенности человека. Но, во всяком случае, акустическую среду комнаты не рекомендуется слишком сильно «заглушать».

2. Флаттер

Флаттер — явление подобное отражению от зеркал, которые помещаются друг напротив друга, попеременно «перемещающееся» туда-сюда. Так, для осуществления этого акустического явление понадобятся две параллельные отражающие поверхности.

Наличие этого явления в плоскости акустических систем производит негативное воздействие на качество звуковоспроизведения, потому что это снижает чёткость речи, искажает звук музыкальных программ и сообщает ему пронзительную неприятную «пронизывающую» окраску.

3. Ранние отражения

Значимым свойством первоначальных отражений представляется то, что до времени пребывания до слушателя, они преодолевают только лишь исключительно одно отражение от одной отражающей поверхности. Следование этих отражений наиболее кратким путём, допустимым для отражений, обеспечивает им наименьшую временную задержку, сравнительно момента достижения слушателю явного звука и сохранение довольно значительной амплитуды. Собственно, это обстоятельство предполагает восприятие ухом человека первых отражений слитно с прямым звуком, то есть, в виде одного суммарного акустического сигнала. Кроме этого, по сути, представляясь «зеркальным отражением» главного акустического сигнала, первые отражения вполне сохраняют его структуру. Высокоамплитудные первые отражения, доходя до слушателя практически синхронно с прямым звуком и воспринимаясь слитно с ним, проявляют на прямой звук усиленное искажающее воздействие.

4. Комнатные резонансы истоячие волны.

Каждая система имеет свои, присущие только ей резонансные частоты. В невозмутимом состоянии, то есть, когда система находится в равновесии, они совсем не выражаются. Однако, как только систему выводят из этого состояния, к примеру, вызвав в помещения звук, как данная система незамедлительно показывает свои индивидуальные резонансные частоты, которых довольно много. Суть этого эффекта состоит в том, что звуковые волны, перед тем как полностью затухнуть, совершают неоднократные движения «вперёд-назад» между двумя параллельными отражающими поверхностями. Вследствие этого на отдельных частотах отражённые звуковые волны могут совпасть по фазе и, как правило, принимаются увеличивать друг друга, что, в свою очередь, проявляется в повышении их суммарной амплитуды. Тем не менее, случается это не на всех частотах, а исключительно тогда, когда величина расстояния между параллельными отражающими поверхностями кратно величине половины длины акустической волны — вырабатывается так называемый резонансный режим.

Итак, звуковой резонанс — это явление, при котором наблюдается значительное возрастание амплитуды звука при близости частоты возбуждающего сигнала к собственной частоте системы.

5. Граничные эффекты

Волны, на небольших частотах отражаясь от преград могут неоднократно накладываться друг на друга, сильно видоизменяя интерференционные картину. Это зависит от местоположения источника звука и преград на пути волны.

Проанализируем, что случается со звуком на примере акустической системы находящейся в прямоугольной комнате. Динамик излучает звук на низкой частоте, он, отражаясь от поверхности препятствия, взаимодействует с сигналом, который отразился от других препятствий, к примеру, от стен или пола. Отраженные волны сталкиваются со звуковыми волнами, исходящими из динамиков. В результате взаимодействия этих волн, отдельные музыкальные части могут ослабевать или наоборот усиливаться. Частоты на которых будут происходить такие искажения, назовем “проблемными частотами”.

Диапазон “проблемных частот” зависит от расстояния от источника звука до поверхности, от которой отражается волна. Чем меньше это расстояние, тем больше диапазон частот и наоборот, чем больше расстояние, тем меньше частот.

Интерференционная картина усложнится при введении в помещении нескольких акустических систем. Естественно количество “проблемных частот” увеличится. Все это сходно с явлением “гребенчатой фильтрации”, только лишь для низкочастотного диапазона. Также, в отличие от низкочастотных резонансов, приведенному процессу не требуется наличие попарно параллельных отражающих поверхностей. Собственно поэтому, даже несмотря на то, что объективные проявления граничных эффектов выглядят точно так же, как и в случае с низкочастотными резонансами, данная акустическая проблема анализируется самостоятельно.

Приведенная звуковая сложность получать название SBIR-эффект (Speaker Boundary Interference Response). Она присуща исключительно для низких частот и появляется в основном в небольших помещениях. В некоторой литературе это свойство называют “граничным эффектом”.

Литература:

1. Электронный ресурс, URI: http://www.ixbt.com/multimedia/acoustics-correction.shtml, режим доступа: свободный — проверено 12.12.15.
2. Электронный ресурс, URI: http://doctor-sound.com.ua/?page=msonic, режим доступа: свободный — проверено 12.12.15.
3. Семенцов С. Г., Власов А. И. Системный анализ на основе моделирования передаточных функций вторичного канала для систем активного гашения шума авиационной техники // Авиакосмическое приборостроение. 2008. № 10. С. 43–49.
4. Шахнов В. А., Семенцов С. Г., Власов А. И., Володин Е. А. Электронные системы активного управления волновыми полями: история и тенденции развития // Успехи современной радиоэлектроники. 2002. № 4. С. 3–23.
5. Власов А. И. Cовременное состояние и тенденции развития теории и практики активного гашения волновых полей // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 1997. № 12. С. 59–70.